WO2008086864A2 - Elektrische kontaktanordnung für die telekommunikations- und datentechnik - Google Patents

Elektrische kontaktanordnung für die telekommunikations- und datentechnik Download PDF

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    • H01R24/64—Sliding engagements with one side only, e.g. modular jack coupling devices for high frequency, e.g. RJ 45

Definitions

  • the invention relates to an electrical contact arrangement for telecommunications and data technology according to the preamble of patent claim 1.
  • Such a contact arrangement is known, for example, by the RF contacts of an RJ45 socket. These are mechanically and electrically connected to a printed circuit board.
  • the RF contacts are resiliently designed to produce a sufficient good electrical contact despite certain tolerances of the sockets and plugs. For reasons of electrical transmission properties, it is endeavored to choose the contacts as short as possible. On the other hand, the contacts must be sufficiently long that they spring strong enough to compensate for tolerances and to generate sufficient contact force.
  • the invention is based on the technical problem of providing an electrical contact arrangement, which has good electrical transmission properties and is nevertheless formed sufficiently resilient.
  • the electrical contact arrangement for telecommunications and data technology comprises at least one electrical contact and a printed circuit board, wherein the contact is both electrically and mechanically connected to the circuit board, wherein the contact has a contact region, on which an electrical contact is made to a mating contact , where the length between the Contact area of the contact and the electrical contact point with the circuit board is smaller than the length between the contact region of the contact and the mechanical contact point with the circuit board.
  • the mechanical contact point is achieved either by a solid connection by gluing, soldering or the like, or by a firm clamping of the contact against the circuit board.
  • the contact between the electrical contact point and the mechanical contact point of the printed circuit board is bent.
  • a further electrical contact point to the printed circuit board is additionally formed via the mechanical contact point.
  • this additional contact point can be used to charge compensation capacitors.
  • the electrical contact is pressed against the printed circuit board via a comb element under prestressing. As a result, a sufficient contact force is ensured.
  • the printed circuit board is mounted movably to a housing part via a spring-elastic element.
  • the spring-elastic element is preferably formed as an elastomer, rubber element or spring, preferably metal spring.
  • the printed circuit board is fixedly mounted in a second housing part, wherein the second housing part is pivotally connected to the first housing part. This prevents that, for example, in the second housing part mounted contacts which are connected via solder joints with the circuit board, are moved by the movement of the circuit board relative to the circuit board, which could otherwise lead to a demolition of the solder joints.
  • the second housing part is formed with at least one receptacle for a cylinder of the first housing part, which then together form a pivot bearing.
  • the electrical contact arrangement is designed as an RJ45 contact arrangement, wherein at least the two outer contacts are formed with a mechanical length which is greater than the electrical length. This ensures that in case of accidental insertion of a RJll connector, the two outer contacts are not damaged, since the FUll connector has no contacts there, but deeper housing parts, so that it often comes in the art to damage the contacts ,
  • Fig. 1 is a cross-sectional view of an electrical
  • FIG. 2 is a perspective view of a FU45 contact arrangement
  • Fig. 3 is a side view of a first and second housing part.
  • an electrical contact assembly 1 is shown, comprising at least one electrical contact Kl, a printed circuit board 2, a pressure spring 3 with spacer 4 and a second housing part 6.
  • the electrical contact Kl has a contact region 7, an electrical contact point 8 with the Printed circuit board 2 and a mechanical contact point 9 with the circuit board 2.
  • the printed circuit board 2 is fixedly mounted in the second housing part 6.
  • the circuit board 2 is movably mounted to a first housing part 5 (see Fig. 3) and resiliently biased.
  • the second housing part 6 is formed with a receptacle 11 which receives a cylinder of the first housing part 5.
  • the length L el between the contact region 7 of the contact K 1 and the electrical contact point 8 with the printed circuit board 2 is smaller than the length L mech between the contact region 7 of the contact K 1 and the mechanical contact point 9 with the printed circuit board 2.
  • the contact Kl By the bias of the electrical contact Kl by an unillustrated comb element and the bias of the circuit board 2 by the pressure spring 3 is ensured that the contact force between mating contact and contact area 7 is sufficiently large, if the plug due to tolerances otherwise the contact Kl only small down in the direction of printed circuit board 2 presses. However, if, due to tolerances or a mis-insertion with a wrong plug, the contact K1 is pressed strongly downwards in the direction of the printed circuit board 2 by the plug, this can be compensated for on the one hand by the printed circuit board 2 following is pressed down against the pressure spring 3 and on the other hand, the contact Kl receives this force by deformation of the contact Kl between the electrical contact point 8 and the mechanical contact point 9.
  • Pressure spring 3 and contact Kl are designed by the spring constant such that initially the stroke is primarily compensated by the pressure spring 3.
  • the electrical contact point 8 remains largely unaffected and the tolerances of the connector can be compensated without affecting the contact quality to the circuit board 2.
  • a wrong plug is plugged in, for example, instead of a mating contact has a deep-lying housing part, so takes the contact Kl this additional stroke by resilient deformation without being destroyed. It happens that the electrical contact point 8 of the contact Kl is pushed in the direction of the mechanical contact point 9. This can lead in extreme cases to the fact that the electrical contact to the circuit board 2 is interrupted, which is not critical, since a wrong connector should not be contacted electrically anyway.
  • the electrical contact assembly 1 is shown for an RJ45 socket, which has eight contacts Kl to K8, which are formed as RF contacts.
  • the two outer contacts Kl and K8 are formed with a larger mechanical length L mech, since these two contacts Kl and K8 are particularly vulnerable by a RJII connector.
  • the capacitive coupling of the Contact parts between the electrical contact point 8 and the mechanical contact point 9 to other contacts K2 to K7 is low.
  • the contacts K2 to K7 are alternately bent in opposite directions in order to minimize the crosstalk in the contact region 7, since the capacitive couplings are small.
  • insulation displacement contacts KIl to K18 are arranged, which are connected via the circuit board 2 electrically connected to the contacts Kl to K8.
  • the insulation displacement contacts KIl to K18 are connected via SMD-like contacts K21 to K28 with the circuit board 2.
  • the connections between the contacts KIl, K12, K17 and K18 and the contacts K21, K22, K27 and K28 are slightly longer than between the contacts K13 to K16 and K23 to K26. This leads to stronger capacitive couplings, which are compensated by crossing the connections.
  • the insulation displacement contacts KIl, K12, K17, K18 which belong to the outer contact pairs Kl, K2, K7, K8, preferably the longer contacts in comparison to the contacts K13 to K16, since the crosstalk of the outer contact pairs in Generally less critical.
  • the contacts KIl, K21 and Kl are electrically connected to each other.
  • the contacts K12, K22 and K2, etc., i. related contacts each have the same one-digit index.
  • the longitudinal direction of the insulation displacement contacts KI1 to K18 is parallel to the SMD-like contacts K21 to K28 and the surface of the printed circuit board 2.
  • FIG. 3 it can be seen how the first housing part 5 engages with a cylinder 10 in the receptacle 11 of the second housing part 6, so that a pivot bearing is formed so that the circuit board 2 is relatively movable from the first housing part 5, the second housing part 6, however, is rigid.

Landscapes

  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Connections By Means Of Piercing Elements, Nuts, Or Screws (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektrische Kontaktanordnung (1) für die Telekommunikations- und Datentechnik, umfassend mindestens einen elektrischen Kontakt (K1) und eine Leiterplatte (2), wobei der Kontakt (K1) sowohl elektrisch als auch mechanisch mit der Leiterplatte (2) verbunden ist, wobei der Kontakt (K1) einen Kontaktbereich (7) aufweist, an dem ein elektrischer Kontakt zu einem Gegenkontakt hergestellt wird, wobei die Länge (L el) zwischen dem Kontaktbereich (7) des Kontaktes (K1, K8) und der elektrischen Kontaktstelle (K8) mit der Leiterplatte (2) kleiner ist als die Länge (L mech) zwischen dem Kontaktbereich (7) des Kontaktes (K1, K8) und der mechanischen Kontaktstelle (9) mit der Leiterplatte (2).

Description

Elektrische Kontaktanordnung für die Telekommunikations- und Datentechnik
Die Erfindung betrifft eine elektrische Kontaktanordnung für die Telekommunikations- und Datentechnik gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine solche Kontaktanordnung ist beispielsweise durch die HF-Kontakte einer RJ45-Buchse bekannt. Diese sind mechanisch und elektrisch mit einer Leiterplatte verbunden. Die HF-Kontakte sind dabei federnd ausgebildet, um trotz gewisser Toleranzen der Buchsen und Stecker einen ausreichenden guten elektrischen Kontakt herzustellen. Aus Gründen der elektrischen Übertragungseigenschaften ist man bemüht, die Kontakte möglichst kurz zu wählen. Andererseits müssen die Kontakte ausreichend lang sein, damit diese stark genug federn, um Toleranzen auszugleichen und eine ausreichende Kontaktkraft zu erzeugen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, eine elektrische Kontaktanordnung zu schaffen, die gute elektrische Übertragungseigenschaften aufweist und trotzdem ausreichend federnd ausgebildet ist.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch den Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Hierzu umfasst die elektrische Kontaktanordnung für die Telekommunikations- und Datentechnik mindestens einen elektrischen Kontakt und eine Leiterplatte, wobei der Kontakt sowohl elektrisch als auch mechanisch mit der Leiterplatte verbunden ist, wobei der Kontakt einen Kontaktbereich aufweist, an dem ein elektrischer Kontakt zu einem Gegenkontakt hergestellt wird, wobei die Länge zwischen dem Kontaktbereich des Kontaktes und der elektrischen Kontaktstelle mit der Leiterplatte kleiner ist als die Länge zwischen dem Kontaktbereich des Kontaktes und der mechanischen Kontaktstelle mit der Leiterplatte. Hierdurch wird eine Entkopplung zwischen den elektrischen und den mechanischen Eigenschaften des Kontaktes erreicht, so dass eine ausreichende Federwirkung eingestellt werden kann, ohne die elektrischen Übertragungseigenschaften wesentlich zu verändern. Die mechanische Kontaktstelle wird dabei entweder durch eine feste Verbindung durch Kleben, Löten oder ähnliches erreicht oder aber durch eine feste Einspannung des Kontaktes gegen die Leiterplatte.
Vorzugsweise ist der Kontakt zwischen der elektrischen Kontaktstelle und der mechanischen Kontaktstelle von der Leiterplatte abgebogen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird über die mechanische Kontaktstelle zusätzlich eine weitere elektrische Kontaktstelle zur Leiterplatte gebildet. Neben Redundanzgründen kann diese weitere Kontaktstelle zur Ladung von Kompensations-Kapazitäten genutzt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der elektrische Kontakt über ein Kammelement unter Vorspannung gegen die Leiterplatte gedrückt. Hierdurch wird eine ausreichende Kontaktkraft sichergestellt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Leiterplatte über ein federelastisches Element beweglich zu einem Gehäuseteil gelagert. Hierdurch kann ein weiterer Teil des notwendigen Hubes verteilt werden und die mechanische Länge des Kontaktes entsprechend kürzer gewählt werden. Das federelastische Element ist dabei vorzugsweise als Elastomer, Gummielement oder als Feder, vorzugsweise Metallfeder, ausgebildet. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Leiterplatte fest in einem zweiten Gehäuseteil gelagert, wobei das zweite Gehäuseteil schwenkbar mit dem ersten Gehäuseteil verbunden ist. Hierdurch wird verhindert, dass beispielsweise im zweiten Gehäuseteil gelagerte Kontakte, die über Lötstellen mit der Leiterplatte verbunden sind, durch die Bewegung der Leiterplatte relativ zur Leiterplatte bewegt werden, was ansonsten zu einem Abriss der Lötstellen führen könnte.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das zweite Gehäuseteil mit mindestens einer Aufnahme für einen Zylinder des ersten Gehäuseteils ausgebildet, die dann zusammen eine Schwenklagerung bilden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die elektrische Kontaktanordnung als RJ45-Kontaktanordnung ausgebildet, wobei mindestens die beiden äußeren Kontakte mit einer mechanischen Länge ausgebildet sind, die größer als die elektrische Länge ist. Hierdurch wird erreicht, dass bei einem versehentlichen Stecken eines RJll-Steckers die beiden äußeren Kontakte nicht beschädigt werden, da der FUll-Stecker dort keine Kontakte aufweist, sondern tiefer liegende Gehäuseteile, so dass es im Stand der Technik häufig zu einer Beschädigung der Kontakte kommt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Fig. zeigen:
Fig. 1 eine Querschnittsdarstellung einer elektrischen
Kontaktanordnung, Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer FU45-Kontaktanordnung und Fig. 3 eine Seitenansicht auf ein erstes und zweites Gehäuseteil. In der Fig. 1 ist eine elektrische Kontaktanordnung 1 dargestellt, umfassend mindestens einen elektrischen Kontakt Kl, eine Leiterplatte 2, eine Andruckfeder 3 mit Zwischenstück 4 sowie ein zweites Gehäuseteil 6. Der elektrische Kontakt Kl weist einen Kontaktbereich 7, eine elektrische Kontaktstelle 8 mit der Leiterplatte 2 und eine mechanische Kontaktstelle 9 mit der Leiterplatte 2 auf. Die Leiterplatte 2 ist fest in dem zweiten Gehäuseteil 6 gelagert. Über die Andruckfeder 3 ist die Leiterplatte 2 beweglich zu einem ersten Gehäuseteil 5 (siehe Fig. 3) gelagert und federnd vorgespannt. Das zweite Gehäuseteil 6 ist dabei mit einer Aufnahme 11 ausgebildet, die einen Zylinder des ersten Gehäuseteils 5 aufnimmt.
An der mechanischen Kontaktstelle 9 ist der Kontakt Kl fest mit der Leiterplatte 2 verbunden, wohingegen an der elektrischen Kontaktstelle 8 der Kontakt Kl nur gegen die Leiterplatte 2 federn angedrückt ist. Die Länge L el zwischen dem Kontaktbereich 7 des Kontaktes Kl und der elektrischen Kontaktstelle 8 mit der Leiterplatte 2 ist dabei kleiner als die Länge L mech zwischen dem Kontaktbereich 7 des Kontaktes Kl und der mechanischen Kontaktstelle 9 mit der Leiterplatte 2. Wird nun ein Gegenkontakt, beispielsweise in Form eines Steckers, in das erste Gehäuseteil eingeschoben, so kommt dieser üblicherweise mit dem Kontaktbereich 7 des Kontaktes Kl in Berührung und stellt eine elektrische Verbindung her. Durch die Vorspannung des elektrischen Kontaktes Kl durch ein nicht dargestelltes Kammelement sowie die Vorspannung der Leiterplatte 2 durch die Andruckfeder 3 ist dabei sichergestellt, dass die Kontaktkraft zwischen Gegenkontakt und Kontaktbereich 7 ausreichend groß ist, falls der Stecker aufgrund von Toleranzen ansonsten den Kontakt Kl nur gering nach unten in Richtung Leiterplatte 2 drückt. Falls jedoch aufgrund von Toleranzen oder einer Fehlsteckung mit einem falschen Stecker der Kontakt Kl durch den Stecker stark nach unten in Richtung Leiterplatte 2 gedrückt wird, so kann dies einerseits dadurch ausgeglichen werden, dass die Leiterplatte 2 nach unten gegen die Andruckfeder 3 gedrückt wird und andererseits der Kontakt Kl diese Kraft durch Verformung des Kontaktes Kl zwischen der elektrischen Kontaktstelle 8 und der mechanischen Kontaktstelle 9 aufnimmt. Andruckfeder 3 und Kontakt Kl sind dabei von den Federkonstanten derart ausgelegt, dass zunächst der Hub primär durch die Andruckfeder 3 ausgeglichen wird. Somit bleibt die elektrische Kontaktstelle 8 weitgehend unbeeinflusst und die Toleranzen des Steckers können ausgeglichen werden, ohne die Kontaktgüte zur Leiterplatte 2 zu beeinflussen. Ist jedoch ein falscher Stecker gesteckt, der beispielsweise statt eines Gegenkontaktes ein tief liegendes Gehäuseteil aufweist, so nimmt der Kontakt Kl diesen zusätzlichen Hub durch federnde Verformung auf, ohne zerstört zu werden. Dabei kommt es dazu, dass die elektrische Kontaktstelle 8 des Kontaktes Kl in Richtung der mechanischen Kontaktstelle 9 geschoben wird. Dies kann im Extremfall dazu führen, dass der elektrische Kontakt zur Leiterplatte 2 unterbrochen wird, was jedoch unkritisch ist, da ein falscher Stecker ohnehin nicht elektrisch kontaktiert werden soll oder muss. Ansonsten ist dem durch eine ausreichend große Dimensionierung des Kontaktfeldes auf der Leiterplatte 2 Rechung zu tragen. Da die elektrischen Übertragungseigenschaften weitgehend durch die elektrische Länge L el bestimmt werden, werden so gleichzeitig gute elektrische wie mechanische Eigenschaften erzielt. Der Teil des Kontaktes Kl zwischen der elektrischen Kontaktstelle 8 und der mechanischen Kontaktstelle 9 kann allenfalls durch kapazitive Kopplungen das elektrische Übertragungsverhalten beeinflussen.
In der Fig. 2 ist die elektrische Kontaktanordnung 1 für eine RJ45-Buchse dargestellt, wobei diese acht Kontakte Kl bis K8 aufweist, die als HF- Kontakte ausgebildet sind. Dabei sind die beiden äußeren Kontakte Kl und K8 mit einer größeren mechanischen Länge L mech ausgebildet, da diese beiden Kontakte Kl und K8 durch einen RJll-Stecker besonders gefährdet sind. Dabei erkennt man, dass die kapazitive Kopplung der Kontaktteile zwischen der elektrischen Kontaktstelle 8 und der mechanischen Kontaktstelle 9 zu anderen Kontakten K2 bis K7 gering ist. Des Weiteren erkennt man, dass die Kontakte K2 bis K7 abwechselnd zueinander gegensinnig gebogen sind, um das Übersprechen im Kontaktbereich 7 zu minimieren, da die kapazitiven Kopplungen gering sind.
An der gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte 2 sind acht Schneid- Klemm-Kontakte KIl bis K18 angeordnet, die über die Leiterplatte 2 elektrisch mit den Kontakten Kl bis K8 verbunden sind. Die Schneid- Klemm-Kontakte KIl bis K18 sind dabei über SMD-ähnliche Kontakte K21 bis K28 mit der Leiterplatte 2 verbunden. Dabei sind die Verbindungen zwischen den Kontakten KIl, K12, K17 und K18 und den Kontakten K21, K22, K27 und K28 etwas länger als zwischen den Kontakten K13 bis K16 und K23 bis K26. Dies führt zu stärkeren kapazitiven Kopplungen, die durch ein Kreuzen der Verbindungen kompensiert werden. Dabei sind die Schneid-Klemm-Kontakte KIl, K12, K17, K18, die zu den äußeren Kontaktpaaren Kl, K2, K7, K8 gehören, vorzugsweise die längeren Kontakte im Vergleich zu den Kontakten K13 bis K16, da das Übersprechen der äußeren Kontaktpaare im Allgemeinen weniger kritisch ist. Dabei sei noch einmal ausdrücklich darauf hingewiesen, dass beispielsweise die Kontakte KIl, K21 und Kl miteinander elektrisch verbunden sind. Ebenso die Kontakte K12, K22 und K2 usw., d.h. zusammengehörige Kontakte weisen jeweils die gleiche Einer-Stelle als Index auf. Weiter erkennt man, dass die Längsrichtung der Schneid- Klemm-Kontakte KIl bis K18 parallel zu den SMD-ähnlichen Kontakten K21 bis K28 und der Oberfläche der Leiterplatte 2 ist.
In der Fig. 3 erkennt man, wie das erste Gehäuseteil 5 mit einem Zylinder 10 in die Aufnahme 11 des zweiten Gehäuseteils 6 greift, so dass eine Schwenklagerung gebildet wird, so dass die Leiterplatte 2 vom ersten Gehäuseteil 5 relativ beweglich ist, zum zweiten Gehäuseteil 6 hingegen starr ist. Bezugszeichenliste
1 Kontaktanordnung
2 Leiterplatte
3 Andruckfeder
4 Zwischenstück
5 erstes Gehäuseteil
6 zweites Gehäuseteil
7 Kontaktbereich
8 elektrische Kontaktstelle
9 mechanische Kontaktstelle
10 Zylinder
11 Aufnahme
K1-K8 H F- Kontakte
K11-K18 Schneid-Klemm-Kontakte
K21-K28 SMD-ähnliche Kontakte
L ei elektrische Länge
L mech mechanische Länge

Claims

Patentansprüche
1. Elektrische Kontaktanordnung für die Telekommunikations- und Datentechnik, umfassend mindestens einen elektrischen Kontakt und eine Leiterplatte, wobei der Kontakt sowohl elektrisch als auch mechanisch mit der Leiterplatte verbunden ist, wobei der Kontakt einen Kontaktbereich aufweist, an dem ein elektrischer Kontakt zu einem Gegenkontakt hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (L el) zwischen dem Kontaktbereich (7) des Kontaktes (Kl, K8) und der elektrischen Kontaktstelle (K8) mit der Leiterplatte (2) kleiner ist als die Länge (L mech) zwischen dem Kontaktbereich (7) des Kontaktes (Kl, K8) und der mechanischen Kontaktstelle (9) mit der Leiterplatte (2).
2. Elektrische Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontakt (Kl, K8) zwischen der elektrischen Kontaktstelle (8) und der mechanischen Kontaktstelle (9) von der Leiterplatte (2) abgebogen ausgebildet ist.
3. Elektrische Kontaktanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass über die mechanische Kontaktstelle (9) zusätzlich eine weitere elektrische Kontaktstelle zur Leiterplatte (2) gebildet wird.
4. Elektrische Kontaktanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Kontakt (Kl bis K8) über ein Kammelement unter Vorspannung gegen die Leiterplatte (2) gedrückt ist.
5. Elektrische Kontaktanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (2) über ein federelastisches Element beweglich zu einem Gehäuseteil (5) gelagert ist.
6. Elektrische Kontaktanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (2) fest in einem zweiten Gehäuseteil (6) gelagert ist, wobei das zweite Gehäuseteil (6) schwenkbar mit dem ersten Gehäuseteil (5) verbunden ist.
7. Elektrische Kontaktanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuseteil (6) mit mindestens einer Aufnahme (11) für einen Zylinder (10) des ersten Gehäuseteils (5) ausgebildet ist.
8. Elektrische Kontaktanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Kontaktanordnung (1) als RJ45-Kontaktanordnung ausgebildet ist, wobei mindestens die beiden äußeren Kontakte (Kl, K8) mit einer mechanischen Länge (L mech) ausgebildet sind, die größer als die elektrische Länge (L el) ist.
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